Slitiny titanu s nízkým modulem pružnosti pro využití v medicíně

• Thesis title in Czech: Slitiny titanu s nízkým modulem pružnosti pro využití v medicíně
• Thesis title in English: Low-modulus titanium alloys for biomedical use
• Key words: slitiny titanu|fázové transformace|modul pružnosti|mikrostruktura
• English key words: titanium alloys|phase transformations|elastic modulus|microstructure
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Department: Department of Physics of Materials (32-KFM)
• Supervisor: doc. PhDr. RNDr. Josef Stráský, Ph.D.
• Advisors: RNDr. Dalibor Preisler, Ph.D.

Guidelines

1) Studium odborné literatury a zpracování rešerše - slitiny titanu pro využití v medicíně, fázové transformace ve slitinách Ti
2) Mikrostrukturní pozorování pomocí optické a elektronové mikroskopie
3) Studium mechanických vlastností (mikrotvrdost, pevnost, tvárnost, elastické konstanty).
5) Objasnění vlivu fázových transformací a mikrostruktury na mechanické vlastnosti.
6) Diskuse výsledků a zpracování bakalářské práce

References

G. Lutjering, J.C. Williams; Titanium; Springer; 2007
J. Stráský, Optimization of properties of Ti based alloys for biomedical and structural applications, dizertační práce, 2014
M. Niinomi, Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications, J Mech Behav Biomed Mat 1, 2008, 30-42
J.I. Qazi, B. Marquardt, B. Allard, H.J. Rack, Phase transformations in Ti-35Nb-7Zr-5Ta-(0.06-0.68)O alloys. Mat Sci Eng 25, 2005, 389 – 397.
X. Tang, T. Ahmed, H.J. Rack, Phase transformations in Ti-Nb-Ta and Ti-Nb-Ta-Zr alloys. J. Mat. Sci. 35, 2000, 1805-1811
J. Stráský, P. Harcuba, K. Václavová, K. Horváth, M. Landa, O. Srba, M. Janeček, Increasing strength of a biomedical Ti-Nb-Ta-Zr alloy by alloying with Fe, Si and O. J Mech Behav Biomed Mater 71 (2017)329 - 336.

Preliminary scope of work

Slitiny titanu jsou dlouhodobě jedním z nejpoužívanějších materiálů v medicíně, především jako totální endoprotézy velkých kloubů a fixační prvky. Nedávno vyvinuté beta slitiny Ti se zvýšeným obsahem kyslíku se vyznačují vysokou biokompatibilitou a nízkým modulem pružnosti, který je výhodný pro použití v ortopedii. Z fyzikálního hlediska jsou tyto materiály zajímavé díky fázovým transformacím, kterými tyto materiály procházejí při tepelném zpracování případně při mechanické deformaci.
Nabízená bakalářská práce je součástí výzkumu na katedře fyziky materiálů v této atraktivní oblasti. Student se během řešení práce zorientuje v problematice slitin Ti a jejich fázových transformací. Hlavní náplní práce je experimentální charakterizace mikrostruktury, fázových transformací a analýza mechanických vlastností. Cílem je objasnit vliv fázových transformací a mikrostruktury na mechanické vlastnosti. Bakalářská práce bude dobrým východiskem pro práci diplomovou a v případě dobře zpracované bakalářské práce je možné její výsledky prezentovat na některé ze zahraničních konferencí.

Preliminary scope of work in English

Titanium alloys have been for long time one of the mostly used biomedical materials, namely for total endoprostheses and bone fixation. Recently developed beta titanium alloys with increased oxygen exhibit high biocompatibility and low elastic modulus, that is advantageous for use in otrhopaedics. Those materials are interesting due to complicated phase transformations that occur during thermal treatment. Bachelors thesis is a part of the ongoing research at Department of Physics of Materials in this lively research area. Student will acquire knowledge in the field of advanced Ti alloys and their phase transformations. The thesis focuses on experimental characterization of microstructure, phase transformations and mechanical properties evaluation. The aim of the thesis is to establish interdependence between phase composition, microstructure and mechanical properties.